Как выбрать регулятор хода для гоночного квадрокоптера

Aikon-SEFM-30A-ESC-top-mcu-processor

В этой статье мы обсудим вещи, которые должны знать все новички и которые нужно учитывать при выборе регуляторов для миникоптеров.

ESC значит Electronic Speed Controller — регулятор хода или скорости. Он получает PWM сигнал от полетного контроллера (ПК) и управляет бесколлекторным мотором.

Ток

Первая вещь на которую нужно обратить внимание при выборе регулятора — это максимальный ток. Есть два значения: максимальный продолжительный ток и пиковый ток. Максимальный продолжительный ток (Continuous current) показывает максимальный допустимый ток через мотор, который может выдавать регулятор скорости продолжительное время без вреда для себя. Регулятор может выдать немного больший ток, но в течении непродолжительного времени (порядка 10 сек) и это максимальный пиковый ток (burst).

Некоторые новички ошибочно считают это значение током, который выдает регулятор на моторы: не совсем так. При использовании более мощных регуляторов мощность двигателя не увеличится.

Выясните потребляемый ток

Перед выбором регулятора, в первую очередь выясните какой потребляемый ток у мотора с винтом. Убедитесь, что регулятор может выдать такой ток.

Например, если вы используете FPVModel 2206 (англ.) с винтом 5030 и аккумулятором 4S Lipo, то он будет потреблять 10А при 100% газе, в этом случае регулятора на 12А будет достаточно. Но, если вы планируете использовать винты 6045 с этим же мотором, максимальный ток может достигать 20А, в этом случае безопаснее использовать регулятор на 20А.

Не страшно если вы выберите регулятор с небольшим запасом, но не нужно сходить с ума из-за этого. Вы можете использовать регулятор на 30А или даже на 40А, там где требуется всего 20А. Эта конфигурация будет работать, но это перебор, и вы просто увеличите вес и стоимость.

Единственное, что следует иметь ввиду это то, что тесты тяги в статике, которые можно найти в онлайне, обычно показывают бОльшие значения, чем в реальных полетах (ток и тяга). К тому же, стили полета у всех разные, может быть вы не часто летаете на 100% тяге, в этом случае максимальный ток может быть ниже.

Процессор

Atmel и Silabs

Есть два основных семейства микроконтроллеров о которых нужно знать всем коптерщикам: ATMEL и Silabs. Разные микроконтроллеры, различная производительность и используются разные прошивки.

  • на Atmel можно использовать как SimonK так и BLHeli
  • на SiLabs можно использовать только BLHeli

Ранее, чаще всего, использовались микроконтроллеры ATMEL, но в настоящее время большинство регуляторов основаны на чипах Silabs.

F330 и F39X

Регуляторы основанные на чипах SiLabs можно разделить на группы по сериям микроконтроллеров, 2 основные это F330 и F39X (F390 и F396).

F330 — имеет низкую тактовую частоту, и с ним могут возникнуть проблемы при использовании моторов с большим KV. У F39X нет таких проблем, они также поддерживают протокол Multishot (он в 10 раз быстрее чем Oneshot125) и Oneshot42. Два наиболее известных регулятора: Littlebee 20A (F330) и DYS XM20A (F39X).

Busybee (EFM8BB)

Новейшие регуляторы с прошивкой BLHeli_S основаны на чипах BusyBee1 (EFM8BB10F8) и BusyBee2 (EFM8BB21F16). Они лучше, потому что вместо программной генерации используют аппаратный PWM, синхронизированный с тактовой частотой.

8 бит и 32 бита

Большинство регуляторов основаны на 8-битных микроконтроллерах, но в этом году мы видим больше и больше 32 битных регуляторов на чипах STM32 (KISS 24A Race EditionV-Good Firefly, and the Gemfan Maverick). Однако мы не используем все доступные ресурсы 8 битных микроконтроллеров, так что от перехода на 32 бита не много преимуществ в плане производительности. Но есть некоторые фишки 32 битных регуляторов, которых нет у 8 битных, например «ESC Telemetry» как у KISS 24A, или изменение направления вращения при старте, как у Firefly.

Не обязательно детально изучать микроконтроллеры, важнее знать возможности прошивок.

Прошивки

SimonK и BLHeli

В настоящее на мультикоптерах используют 2 основные прошивки, это SimonK и BLHeli. Обе прошивки с открытым исходным кодом. Раньше прошивки писали производители оборудования и они не были оптимальными для наших целей, так что приходилось самим прошивать SimonK или BLHeli сразу после покупки. В настоящее время большинство регуляторов идет с уже предустановлеными BLHeli или SimonK.

Большинство пользователей выбирает BLHeli, потому что эта прошивка имеет очень простой интерфейс и богатый функционал.

BLHeli_S

Недавно вышедшая прошивка, специально разработанная для регуляторов с аппаратным PWM. Подходит только для некоторых регуляторов типа: Aikon SEFM 30A, DYS XS и т.д.

KISS ESC

Это проприетарная прошивка, используется только в регуляторах KISS, мы не будем обсуждать ее в этой статье.

Загрузчик или Bootloader

Возможно сейчас это менее важно чем год назад, еще одна вещь которая относится к прошивкам — это загрузчик или Bootloader. Это очень маленькая программа которую нужно прошить в регулятор; она дает доступ к этому регулятору и позволяет прошивать его.

В настоящее время, если вы купите регулятор с прошивкой BLHeli, то он должен идти с загрузчиком BLHeli, так что обычно об этом не нужно беспокоиться. Если вам любопытно, то вот еще немного информации о загрузчиках:

Без загрузчика можно обновлять прошивку и менять настройки регуляторы только напрямую подключившись к чипу-микроконтроллеру (англ.) или подпаявшись к специальным контактным площадкам на плате (если они конечно есть). При прошивке этим способом, можно заодно прошить и загрузчик.

У прошивок SimonK и BLHeli имеются свои загрузчики. Я предпочитаю загрузчик BLHeli потому что он дает больший функционал и упрощает как процесс прошивки регулятора так и процесс настройки:

  • через сигнальный провод, используя интерфейс 1wire
  • через полетный контроллер

Вес и размер

Регуляторы разработанные для миниквадриков имеют достаточно стандартные размеры и вес около 4-6 грамм. Для гонок обычно стараются сделать коптер как можно более легким, но если вы хотите облегчить коптер, то лучше обратить внимание на что-то еще, а не на регуляторы.

Поддержка Oneshot, активного торможения (Active Braking) и аппаратного PWM

Есть несколько фишек регуляторов о которых вы обязательно должны знать:

  • Oneshot125, Oneshot42 и Multishot — это более быстрые протоколы связи чем стандартный PWM сигнал
  • Активное торможение или Damped Light или Active Braking — улучшает отзывчивость
  • Аппаратный PWM — улучшает отзывчивость и плавность
  • Отдельный драйвер полевых транзисторов — дешевые регуляторы используют обычные транзисторы для управления мощными силовыми полевыми транзисторами, использование специальных аппаратных драйверов улучшает активное торможение

С BEC или без BEC’а — Opto ESC

Некоторые регуляторы включает в себя BEC, который дает на выходе 5В (это напряжение можно использовать для питания полетного контроллера и приемника). У других BEC отсутствует, их маркетологи и производители часто называют их «Opto», хотя очень часто никакой опторазвязки в них нет.

Оптопара — это оптический элемент, который передает сигнал при помощи света. Он отделяет высоковольтную часть схемы от низковольтной и предотвращает повреждения электроники высоким напряжением, снижает интерференцию сигналов.

Opto регуляторы имеют преимущество: меньший вес, размер и шум (т.к. схема управления мотором изолирована от управляющих схем: от приемника и полетного контроллера).

Однако без BEC на 5 вольт приходится использовать отдельный стабилизатор для питания приемника и полетного контроллера (заметьте, у таких регуляторов всего 2 контакта на серворазъеме, а не три)

Регулятор с BEC

brushed-esc

Без BEC

arduino-nano-flash-esc-configure-one-wire-blheli-linker-programmer-sn20a

Вопрос всех новичков: подключение регулятора к мотору

Я все еще помню как сам начинал заниматься квадрокоптерами, начал я с подключения мотора к регулятору и думал как же соединить 3 провода. До сих пор я очень часто получаю этот вопрос от новичков.

Не беспокойтесь о порядке подключения проводов, просто соедините все три провода от регулятора к проводам мотора, в любом порядке, как вам удобнее. Если мотор будет вращаться не в ту сторону, просто поменяйте два любых провода. Кроме того, направление вращения можно изменить в настройках через BLHeliSuite (если вы используете прошивку BLHeli). В случае регуляторов KISS, нужно просто закоротить два контакта, специально предназначенных для этой цели.

Моторы со встроенными регуляторами и регуляторы 4 в 1

Это может быть как хорошей так и не очень хорошей идеей: совместить мотор и регулятор, например: ZTW Black Widow. Казалось бы: это удобно и экономно. Но если двигатель или регулятор выходит из строя, то приходится заменять оба, а это более затратно. Кроме того вы не сможете проапгрейдить только регулятор или только мотор.

Еще один удобный вариант — регулятор 4 в 1. Это плата размером с полетный контроллер или как PDB, на ней расположено сразу 4 регулятора, это упрощает разводку проводов. Однако повреждение 1 регулятора ведет к замене целой платы. Компромисс между риском и удобством.

FVT-littllebee-pro-20a-x-4-4-in-1-ESC-BLHeli-top

Как выбрать регулятор хода для гоночного квадрокоптера: 4 комментария

    1. Новиков Александр Автор записи

      Что конкретно интересует? Как устроены мосфеты? 🙂

  1. Новичок

    Ваша статья очень хорошая!
    Но хотелось бы больше инфы по … каждый новичок рано или поздно задается вопросом программирования, как это сделать? виды устройств? как подключить к компу? есть ли сразу готовые к установке?
    Заранее спасибо!

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Лимит времени истёк. Пожалуйста, перезагрузите CAPTCHA.